个案研究法概念范文1
一、数学史融于数学教学的相关研究综述
张国定（2007）设计了海伦公式，正弦定理，勾股定理，二次方程求解问题，“数学归纳法”五个结合数学史的教学案例。以课前三分钟“数学史话”的方式教学，将案例进行课堂教学检验。发现这种方式提高了学生学数学的兴趣，成绩也有显著变化。由此得出了提出问题-引导阅读（课外）-讨论交流-教师的概括与提升-进一步的阅读的教学模式。
雷晓莉（2008）设计了变量与函数，平面向量的数量积及运算；正弦定理；两角和与差的三角函数；等差数列前n项和；图形的初步认识；一次不定方程、方程组的解决；一元二次方程组的解法（配方法）八个结合数学史的案例。并将案例在课堂进行检验。研究结果表明，结合数学史的课堂教学，加深了教师对教学内容的理解和研究，提高了教师对教育理念的应用。
刘兴华（2009）从教学实践出发，结合问卷调查中发现的普遍问题，选定“无理数”、“勾股定理”、“相似三角形”三部分内容，给出不同教学内容的数学史料开发形式；根据教材中数学知识的教学结构体系，给出了数学史与教材内容重新整合的不同方式；在不同教学目标下，针对问卷中出现的数学史渗入教学的难点问题，结合不同授课类型，开发出三个数学史融入课堂教学的教学设计。从页展示数学史视角下的体现数学思想方法的教学设计。在三个数学史融入课堂教学的设计中，给出数学史料在数学课堂中三个渗入形式。由此，体现一定的课堂标准的教学理念，实现教材设置的教学目标。
朱凤琴，徐伯华（2010）在数学教育的整体框架下，综合考虑数学史与教学要素的关系，建构了许多融入模式，如诠释学模式、资源联络模式、历史―心理的认识论模式、三面向模式、“ 为何―如何” 模式.这些模式对于我国的 HPM 本土化建设有以下多方面的启示：教师是数学史融入的主体；课程目标是数学史融入的方向；多角度分析是数学史融入的关键；数学史资源急待开发；HPM 应成为教师教育的重要内容。
崔海燕（2011）在“数学史选讲”部分设计了两个案例，分别是周髀算进与勾股定理，欧拉与高斯，在数学必修内容中对函数概念，等比数列求和，平面直角坐标系中的基本公式进行了数学史的案例设计。这都为结合数学史的课堂教学提供可用的案例。曹丽莉（2011）细致研究了数学史在中学数学课程中的渗透方法，该方法分为二个阶段，第一阶段：将历史直接附加于教学过程，第二阶段：融入式应用。并为数学史融于数学教学提供了一般的模式。
苗蓉（2012）针对目前缺乏数学史的教学案例和教师不知道如何应用数学史编写教学案例这一问题，开发了对数及运算，椭圆教学两个完整的案例。并将开发的案例应用于数学课堂教学实践，通过调查访谈法，得到用数学史编写的教案可以提高学生学习数学的兴趣，帮助学生理解数学的本质，改变学生对数学的态度。
王芳（2012）设计实施了两课时的数学史融入导数应用的教学，经过问卷调查，访谈后得到融入数学史的教学模式不仅因其主观，生动为学生所认同喜爱，同时因其展现的历史曲折而激发了学生的自信与执着。
杨海（2012）多维度对现阶段数学史融入中学数学教学的情况与模式进行整体分析.对已有将数学史融入中学数学教学的优秀教学设计进行分析，从数学史融入数学教学的角度出发，对对数的概念、等比数列前n项和公式和余弦定理的教学设计进行了具体分析。自从HPM成立以来，通过以上文献发现，数学史融于数学教学的研究队伍在不断壮大。
二、“概率与统计”融于高中教学的研究综述
在国内，华东师范大学的李俊利用SOLO分类法（structure of the observed Learning out coming，即观察到的学习结果的结构），从认知角度对中国各个年龄段的中学生的概率概念掌握的情况进行了调查，提出了学生对概率的认识有五个水平层次，同时还就中小学概率教与学提出了一些原则性建议。台湾苏慧珍对“数学期望值”这节内容的数学史料进行加工，设计学习工作单的形式M行了教学。张德然建议：营造应用实践空间，让学生在解决实际问题中领悟与发展随机性数学思维，丰富概率统计的实际背景；曹学良，郑洁将概念图运用到概率统计教学中，为概率统计教学提供了一种新途径。近年来，随着概率进入了新课程标准，相应的教学研究也逐步展开。 王敏在其论文《新课程高中数学概率统计内容的设置及教学研究》中提到了课堂教学应注重数学模型的建立。曾宏伟（2005）研究了古典概型的数学模型，袋中取球，排序，放球入箱等问题的分析方法，并利用这些分析方法解决了一些古典概型的概率计算问题。郭朋贵（2006）在详细介绍了概率概念的基础上，从概念学习的一般形式出发，分析了概率概念的教学：概率的统计定义，古典概型和几何概型都是属于概念这一范畴，根据概念教学学习的现状调查，建议将游戏和数学史实引入课堂，激发学生学习的兴趣，淡化复杂计算，领悟古典概型，几何概型的实质。张玲玲（2007）介绍将数学建模思想用于概率教学中。徐传胜（2009）细致介绍了作为中国第一本概率论史研究专著的《拉普拉斯概率理论的历史研究》（王幼军著）。
徐传胜，吕建荣（2006）主要介绍了棣莫弗概率思想的发展过程，系统探讨和分析了正态概率曲线的发现过程，及棣莫弗概率思想的创新点。贾小勇，徐传胜，白欣（2006）在《最小二乘法的创立及其思想方法》一文中用历史考察与数理分析的方法，探讨了勒让德和高斯对最小二乘法的两大历史发展过程及其创立者的思想与方法。徐传胜 对惠更斯以及他的著作《论中的计算》这本书进行深入研究，细致阐述了数学期望的概念，惠更斯分析法，并尝试解决了该著作中的5个问题，也将点数问题的解决做一历史梳理，并将帕斯卡，费马，惠更斯的概率思想做了详细介绍。
张弛（2006）将概率统计的发生发展历史，通过历史典故，人物简介等方式渗透教学中。苏醒（2008）采用调查问卷的形式对“历史发生原理”进行验证，并在此理论构想下设计了几何概型，离散型随机变量这两个典型案例。张馨心（2011）对高中古典概型，随机现象，数据的收集这三个主题进行教学设计，介绍了一些案例的历史背景。
苏丹（2011）对古典概型中直接计算法，转化法，对称法，利用数学期望计算法；这几种方法结合实例进行了讨论。魏首柳（2011）通过若干实例，给出了古典概率中的“骰子问题”的基本事件数的不同计算方法，从而得到关于“骰子问题”的较为全面的古典概率的计算方法。
超龙，杨逢喜等（2012）针对目前一般院校的“概率统计”课程学生畏难，教师难把握的现状，针对高校课程建议将概率统计中的历史典故，著名数学家简介，常用实例等融入教学过程中，这种方式不仅能有效提高学生的学习能力和创造力，而且还可以大大提高学生的认识能力以及认识世界的深度和广度。王文静（2013）用试验、观察、类比、归纳、猜想等合情推理的方法分别对高中概率的概念，公式以及解题三个方面提出了一些基本的教学策略。并对概率中的基本概念进行了教学设计并进行了教学实验。实验结果表明采用合情推理的方法对高中概率教学起到积极的作用。
吴骏（2013）根据统计概念发展的历史片段，结合教材内容，设计了八年级数学教材中平均数，中位数，众数的数学史活动，并付诸课堂教学实践，通过此次活动后发现，不仅加强了学生对统计概念的理解，而且两位实验教师的统计知识也得到了提升，教师专业成长也更上一层。
综上可知，越来越多的研究者将重心转向数学史素材的发掘与案例研究，这种研究重心的转移是数学史融于数学教学相关研究走向深入的必然趋势，但与数学课程紧密相关的数学概念、数学思想的历史研究欠缺，阻碍了数学史融入高中数学课程案例的开发，同时现有的案例研究缺乏对案例有效性的关注。数学史融入数学课程的有效性归根到底要经过课堂实践的检验。但由于很多原因，课堂实践的检验难度很大。早期概率与统计只作为学生的选修内容，不在升学考试之列，故而，造成了教师不教，学生不学的情况，概率与统计的教学没有得到很好的重视。但从2003年 4 月教育部正式颁布实施《普通高中数学课程标准（实验）》，“概率与统计”作为必修内容，占到整个高中阶段数学新增内容的 30%。概率与统计的内容由选修到必修曲折发展过程，也是数学新课程发展与改革的必然。就目前而言，针对国内高中概率统计内容研究也有，但从历史视角进行的研究并不多，大多数是对高中数学概率统计运用数学史的现状调查， 因此，本研究将选取高中数学中的“概率与统计”内容中的古典概型，几何概型，正态分布，最小二乘法这四个主题，搜集与之相关的素材。从数学史的角度来开发案例。
参考文献：
[1]徐传胜，惠更斯与概率论的奠基[J].自然辩证法通讯，2006，9（6）.
个案研究法概念范文2
关键词：夹具 概念设计 模糊层次分析法 优化
中图分类号：TG751 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（a）-0063-02
Pahl和Beitz把机械设计分为明确任务、概念设计、技术设计和施工设计等四个阶段[1]。夹具的概念设计是实现夹具设计自动化和柔性化中最为关键的技术[2]，是从更高层次上、从更广范围内对夹具进行规划，有利于得出最优的设计方案，产生更好的技术经济效益。然而，当前夹具自动设计系统的研究开发工作主要集中在夹具的结构设计和详细设计层面上，对夹具概念设计的研究还相对较少[3-6]，特别是对夹具概念设计优化的研究还有待深入。因此，该文探讨采用模糊层次分析的方法对夹具概念设计进行优化处理，在满足各种技术和经济指标的可能存在的各种方案中，寻找并最终确定夹具概念设计的综合最优方案。
1 模糊层次分析法的基本原理
层次分析法是一种将定性分析和定量分析相结合的系统分析方法[7]，该方法的基本步骤可归纳为三步：（1）构建层次分析结构模型；（2）构造判断矩阵；（3）计算权重并做一致性检验。其中，构建判断矩阵是层次分析法的关键环节。然而分析发现，层次分析法中的判断矩阵存在以下难点[8]：（1）判断矩阵的一致性检验非常复杂且困难；（2）当判断矩阵不具有一致性时，需要调整判断矩阵中的元素，使其具有一致性；（3）判断矩阵一致性的检验标准设定为，缺乏科学有效的证明。
而模糊层次分析法是采用模糊一致关系来实现模糊推导，使用模糊一致矩阵实现动态自适应，模糊层次分析法提高了定性与定量分析的准确性和合理性，解决了解的收敛速度及精度问题。模糊层次分析法的基本思想和步骤同层次分析法基本一致，主要区别在于[9]：（1）建立的判断矩阵不同；（2）求判断矩阵中各元素的相对重要性的权重的方法不同。
在建立模糊一致判断矩阵时，设存在指标因素集，若矩阵满足≤≤1、以及，其中，则称为模糊互补判断矩阵。其中，表示指标因素比重要的隶属度，越大，表示比越重要。若模糊互补判断矩阵，对于，存在，则模糊互补判断矩阵为模糊一致判断矩阵。同时，若，则为模糊一致判断矩阵，其中为模糊互补判断矩阵的权重向量。为了使任意两个方案关于某准则的相对重要程度得到定量描述，可采用0.1～0.9标度法给予数量标度。
在建立了模糊一致判断矩阵后，由模糊一致判断矩阵求元素的权重时，若是模糊一致判断矩阵，则指标因子的权重为：
（1）
当取时将显著地体现指标因子之间的重要程度。
若是模糊互补判断矩阵，是的权重向量，则满足：
（2）
同时，假设由专家给出模糊互补判断矩阵，则合成的矩阵求得的权重向量为，满足：
（3）
2 夹具概念设计优化的基本思路
基于模糊层次分析法的主要思想，该文建立夹具概念设计优化综合评价模型，其具体步骤为：
首先，确定夹具概念设计优化综合评价模型的评价指标集。该文结合夹具概念设计优化的特点，本着科学性、动态性、层次性和实用性的原则，构造了夹具概念设计优化的递阶层次模型，所确立的三个指标分别是经济效益指标、生产率指标和精度指标，通过具体的原则或因素来控制。本文所构造的夹具概念设计优化的递阶层次模型如图1所示。
其次，需要确定评价指标的权重集，通过建立因素和因素类两个方面的权重集，分别计算每一类中各个因素的权重以及各类因素的权重。
最后，确定夹具概念设计优化的备择集。备择集是各种可能的评价结果的集合，在模糊层次分析法中，备择集只有一个，与因素的分类无关。本文中夹具概念设计优化评价的备择集可采用“优秀、良好、中等、合格、不合格”的五级评语。
3 实例分析
本实例对由多色集合理论[10]进行夹具的概念设计所得到的可行性方案进行优化，可行性方案共有六种，每个方案由不同的零件组成，这六种方案分别为：其中，B1-盘，B2-支架A，B3-支架B，B4-套，B5-压板A，B6-压板B，B7-销，B8-V型铁，B9-平衡铁A，B10-平衡铁B，B11-罩，B12-网。方案和方案的示意图见图2和图3。下面对这些可行性方案进行优化分析。
首先，根据专家问卷调查，获取多组优化指标（经济效益指标、生产率指标、质量指标）的模糊互补判断矩阵，例如某一专家对三种优化指标的模糊互补判断矩阵为：
根据所有的模糊互补判断矩阵，得到的合成矩阵为：
由式（2）和式（3），求得经济效益指标、生产率指标和质量指标的权重为：
选取备择集{优秀，良好，中等，合格，不合格}，分别根据方案1～方案6的具体情况和相关资料，结合各项指标，通过专家打分进行评判。例如对于方案1，在经济效益指标、生产率指标和质量指标各评价因素下，专家给出的初级评价矩阵为：
由此，可得到方案1的评价集为：
该评价结果表明，对于方案1，评价为“优秀”等级的占28.41%，评价为“良好”等级的占38.41%，评价为“中等”等级的占26.59%，评价为“合格”等级的占6.59%，没有专家认为该方案“不合格”。根据最大隶属度原则，可以认定专家对该方案的评价等级为“良好”。
与此类似，可以得到其它五种方案的模糊层次分析法的评价结果见表1。根据对各个方案的评价等级以及各个等级的隶属度，这六种方案的相对优良排序为：。
4 结语
夹具的概念设计是夹具设计过程中的关键环节，该文探讨采用模糊层次分析的方法对夹具概念设计进行优化处理，选取经济效益指标、生产率指标和精度指标作为夹具概念设计优化评判的指标，寻找并最终确定夹具概念设计的综合最优方案，模糊层次分析法的选用，提高了夹具概念设计优化中定性与定量分析的准确性和合理性。
参考文献
[1] Pahl G，et al.Engineering Design[M].London：The Design Council，1984.
[2] Yon-Chun Chou，R.A.Srinivas， Sujit Saraf.Automatic Design of Machining Fixture Conceptual Design[J].Manufacturing Technology，1994，9：3-12.
[3] Li Zhongbin，Xu Lida. Polychromatic Sets and Its Application in Simulating Complex Objects and Systems [J].The International Journal of Computers and Operations Research，2003，30（6）：851-860.
[4] 陈薇，沈晓红.夹具概念设计中的几何分析[J].机械工程师，2002（2）：31-33.
[5] 杨志宏，黄克正.夹具原始概念模型的创建方法研究[J].机械科学与技术， 2003，22（6）：1043-1045.
[6] 狄运祥，刘璇.夹具概念设计的研究[J].机械工程师，2002（1）：55-58.
[7] 许树伯.层次分析法原理[M].天津：天津出版社，1988.
[8] 陶余玲.如何构造模糊层次分析法中的模糊一致判断矩阵[J].四川师范学院学报：自然科学版，2003（3）.
个案研究法概念范文3
关键词：中医医案；领域本体；喘症；知识库
中图分类号：TP182；TP315 文献标志码：A
中医医学历史悠久，同时也产生了与中医学有关的大量文献。在中医学走向现代化的过程中也产生了海量科学研究数据和文献，但是这些资料存在着分散、片面等状况不能被有效地利用。由于历史的久远和中国地域的辽阔，同一事物在不同时期、不同地域有着不同的名称，更是加大了实现古医学与现代医学资源共享的障碍。
语义检索可以通过从语义网上获取数据从而给出与检索者请求的查询结果以及请求的相关资源，从而解决了关键词一词多意或多词一意等局限性，提高了检索的准确性和全面性，实现了机器理解与人机交互的协同能力[2]。在基于本体的检索系统中，领域本体[3-4]的Ontology层提供共享的术语和概念，而知识库则使用这些语义的共享来表达领域事实，因此本体层是语义搜索引擎的关键所在。本文引入信息工程的知识库架构和基于领域本体的知识库构建理论，将中医喘证知识作为形式背景，使用Protégé 工具及OWL 语言构建了基于中医喘证本体的领域知识库实例，解决了案例知识的表示和组织问题，为下一步中医喘证案例推理的研究奠定基础。
1知识库
知识库是针对某一领域问题求解的需要，采用某种知识表示方式在计算机存储器中存储、组织、管理和使用的互相联系的知识的集合[5]。
领域知识是指在某一专门领域中重要问题或概念以及概念之间的相互关系的集合。领域知识库这一术语源于人工智能领域。在人工智能领域，领域知识主要应用于知识的专家系统和自然语言理解的系统中。
1.1知识 目前，知识这一概念有3种比较有代表性的定义：①Feigenbaum：知识是经过消减、塑造、解释、选择和转换的消息。②Bernstein：知识是由特定领域的描述、关系和过程组成。③Heyes-Roth：知识=事实+信念+启发式。知识常常是模糊、不确定或不完全的。而且知识还处在不断地动态变化过程中。
对于任何知识，通常采用Heyes-Roth提出的知识的三维空间来描述。即知识的范围、知识的目的和知识的有效性。范围由具体到一般，目的从说明到指定，有效性由确定到不确定。知识的三维空间描述，见图1。
图1 知识的三维空间描述
大量的数据经过加工后才会有价值，经过分析处理的数据形成了信息，信息的作用后有时间和范围的限制。为了使信息在较长的时间内有效，必须进行一系列的内部处理，这个过程叫综合，综合后的信息组成了知识。
从计算机科学的观点来看，知识是信息综合处理的结果。在综合过程中，信息传递相互比较，结合成有意义的链接。数据、信息和知识具有层次关系，它们的层次关系，见图2。
图2 数据、信息和知识的层次关系
1.2领域知识 领域知识主要应用在基于知识的专家系统和自然语言理解以及有关概念的约束的集合。知识工程对领域知识进行了3方面的描述：①领域知识是一个概念模型，这个概念模型包括概念和概念之间的关系。②领域知识是概念和概念之间的约束。③领域知识是陈述如何推导计算出新概念和新概念之间的关系的规则。
领域知识的2个基本概念：①领域特征概念：是领域知识的概念化，是各种相关领域内的重要概念的语义描述。②领域特征属性：是指某一领域内的概念所具有的特点，领域特征概念可以是词，也可以根据需要扩展成短语甚至词串。
2本体
2.1本体的概念 本体原本是一个哲学上的概念，在被引入信息科学之后，其定义尚未统一， Studer在1998年对本体的定义得到最多认同，他提出"本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明"，此定义包含4层含义：①概念模型：本体论的研究对象；②明确：某套概念及其相互之间关系被准确定义；③形式化：计算机可读的精确的形式化描述；④共享：本体中反映的知识是相关领域中公认的概念集。
2.2本体构建步骤 以本体构建[6-8]原则[清晰（Clarity）、一致（ Coherence）、可扩展性（Extendibility）、编码偏好程度最小（MinimalEncoding Bias）、本体约定最小（Minimal Ontological Commitment）]为基础，国内外学者提出了一种构建本体的实际操作方法，归纳为两种模式：①利用现有文献和领域专家使用手工的方式创建概念关联；②将已有的叙词表改造成本体，或者采用学习机制，进行自动或自动化的本体构建。
目前国际上被认可的本体手工构建方法主要包括有骨架法、企业建模法、Methontology、KACTUS、循环获取法、IDEF-5、七步法等本体构建方法。
本文架构的中医喘症知识库即采用七步法构建本体。
2.3本体构建工具 目前构建本体的工具有很多种，不同的专业领域选取不同的本体构建工具，本文选择由斯坦福大学研制开发的Protégé（使用Java和开放资源作为操作平台）作为本体的建模工具，OWL（Ontology Web Language）作为描述本体的语言。Protégé提供了本体概念类，关系，属性和实例的构建，并且屏蔽的具体的本体描述语言，只需在概念层次上进行本体模型的构建。
3中医喘证医案的本体和知识库构建
3.1中医喘证医案的研究背景数据整理 收集和整理《吴鞠通医案》、《丁甘人医案・伤寒案》以《中华医典》所收录的75部医案著作中所涉及的喘证医案为研究对象[9]，以"喘主证"、"喘息"、"喘逆"、"喘鸣"、"咳喘"、"上气"等关键词为核心概念，筛选整理医案，最终确定相关属性字段10余个，建立了较为完善的中医喘证医案数据库，如图3所示，将此作为研究对象的形式背景，见图3。
图3 喘症医案数据库
3.2形式背景中概念树的组织
3.2.1定义类及层次关系 从喘证本体中自上而下抽象出基本类及层次关系，并采用Protégé建立中医喘证领域本体类关系初步模型。其中，类对应本体体系中的Class，对象对应本体体系中的Instance或Individual例如，外感型喘是实喘的子类，实喘又是喘证的子类，用OWL描述上述关系具体如下。
3.2.2定义并应用各类之间的关系 每种关系相当于一个二元组或多元组函数，各函数的定义域和值域为喘证本体模型内部的各本体类和子类对象，可分别由各关系所对应的ObjectProperty属性的domain和range两个子属性来设置函数的定义域和值域，以便于本体模型内部各类通过上述关系进行关联，以下显示的是ObjectProperty属性"痰象"以及它的特殊性质，其中"痰象"的定义域是案例，值域是由"痰白"、"痰黄"和"痰清稀"组成的并集构成，说明案例是由值域中的3部分构成的，同时它还具有传递属性（）
3.2.3设置各本体类的属性及关系 包括各属性的名称、值、类型及其他约束，对应本体体系中的Datatype Propety。
属性是个体间的二元关系，也就是说，属性把两个个体连接在一起。
本体所描述的概念间的关系主要有4 种：①概念之间部分与整体的关系（Part of）；② 概念之间的父子继承关系（Kind of）；③概念的实例和概念之间的关系（instance of）；④某个概念是另一个概念的属性关系（attribute of）。
概念间的内在联系构成了丰富的概念间的语义关系，通过规则的逻辑推理就能获取概念间的蕴涵关系。
3.2.4定义概念的语义扩展关系如同义、近义、上下位关系等。为了实现关键字的语义检索，本体模型需要实现词语的本义、同义、近义和上下位等关系查询。例如，"微喘"可以具有"喘息"等同义词或近义词，若把其中任何一词作为关键词输入，不仅可以得到关键词的本义信息，并且能查询到关键词的同义、近义信息。这也是将来提高案例检索查全率的关键技术。
3.2.5实例填充 用具体实例填充（1）中定义的类，并对实例的属性及其属性值进行定义和扩展。
3.2.6修正本体模型 采用Jean推理机对已构造本体进行推理，验证本体初步模型是否合理性以及概念是否具有可满足性，并完善不合理之处。
3.2.7设置本体的存储方式。本体存储主要有文件存储和数据库存储两种方式，文件存储指以OWL或RDF等文件格式存储。喘证本体模型以OWL的文件格式存储，知识库中的案例数据以关系数据库形式存储。
应用Protégé工具建立的中医喘证本体片段，见图4。
图4 中医医案喘证本体片段
3.3导出owl本体文件 目前，Protégé 中存在4 种文件类型，本文选择OWL RDF files，导出的本体文件可以支持OWL 浏览和编辑的工具中被保存、阅读和修改，为知识推理[11-12]和检索提供了资源描述。中医喘证医案本体的概念集合语义树，见图5。
图5 中医喘证医案的概念模型
4结论
本体技术作为一种新的知识组织工具，可以多维度、可视化、动态地表示和组织中医知识和相关的信息资源，基于本体的领域知识库可以清晰地表达领域知识的基本概念、属性、处理方法和内在关系，使用这些概念可以完成知识表示和语义推理。本文将本体技术应用于中医喘证的知识库构建，是下一步实现中医喘证的知识检索和案例推理的前期关键工作，旨在为中医信息化和知识传承探索一条新途径。
参考文献：
[1]田甜，高思华.本体在中医药学领域的应用现状及展望[J].中华中医药杂志，2013，（6）：1832-1834.
[2]许德山，张智雄，邢美凤.面向本体知识库的可视化检所研究[J].信息系统，2010，（8）：114-117.
[3]李景，孟宪学，苏晓路.领域本体的构建方法与应用研究[M].北京：中国农业科学技术出版社，2009：7.
[4]曾召.构建中医药学领域本体的实践[J].中华医学图书情报杂志，2009，（7）：1-5.
[5]马晓丹，邓晓楠，彭文娟，等.基于领域本体的知识库架构和实现[J].河北联合大学学报，2012（10）：42-47.
[6]高成勉，包含飞，.本体构建原则及其在中医顶层本体构建中的应用[J].医学信息学，2008，（5）：581-583.
[7]李兵，裘俭，张华敏.中医药领域本体研究概述[J].Chinese Journalof Information on TCM，2010，（3）：100-106.
[8]张继芳.基于本体的教学领域知识库构建及应用[J].时间与经验，2011，4：58-61.
[9]阎红灿，李丽红，马会霞，等.基于粗集理论的中医喘证临床医案关联规则分析[J].辽宁中医杂志，2012（7）：1218-1220.
[10]于楠.基于Ontology的领域知识层次分类体系的构建[J].东北大学，2005.
个案研究法概念范文4
关键词： 主观试题； 多因素； 自动评阅； 语义相似度
中图分类号：TP399 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2012）05-09-04
Study of automatic marking method of subjective questions based on semantic similarity
Dang Liqiong1，2, Liu Wenhui3
（1. Shan Xi Spaceflight Employee University School of Computer Science, Xi’an， Shanxi 710100, China;
2. Xi’an Shiyou University; 3. 95092 units）
Abstract： It is because of the automatic marking of the subjective questions involving artificial intelligence, pattern recognition and computer understanding of natural language that has become a difficulty of the automatic marking in the design of paperless examination. By simulating the basic train of thought of the manual marking in traditional test, automatic marking of the subjective questions is divided into three parts which are construction of knowledge, calculation of concept similarity and handle of sentence of structure, then a kind of improved multi-factor semantic similarity calculation is introduced to solve the concept similarity, finally a computer automatic marking model of subjective questions is designed in detail. Practical operation results show that seventy percent of the total results within the acceptable error range.
Key words： subjective questions； multi-factor； automatic marking； semantic similarity
0 引言
随着计算机网络技术的飞速发展，无纸化考试逐渐成为一种新的发展方向。在无纸化考试系统的开发中，除一般试题库的设计、试卷的组织管理以及考试过程的控制外，计算机自动阅卷模块的设计是一个重要的内容。对于完善的无纸化考试系统来说，自动阅卷模块除了提供客观试题自动评阅的功能，还必须能够解决好主观题自动阅卷问题。由于考生答案的灵活性和多样性，主观题评阅会涉及到人工智能、模式识别和计算机自然语言理解等多方面系统知识，这就使得主观题的自动评阅成为自动阅卷设计中的技术难点。
1 主观试题自动评阅
主观试题的自动评阅可以理解为的计算机对自然语言的处理过程。汉语与英语等欧式语言相比，在结构和组织方式上有很大的不同，计算机对汉语言的处理不仅要考虑词与词之间的关系，还应考虑句子结构之间的关系，因此计算机处理上相比欧式语言难度增加了很多。目前在这方面有代表性的算法有：李辉阳等根据有限概念领域中简述文字的自动判读过程提出的一种基于关系的带权匹配技术[1]，文献[2]提出的基于动态规划的语句相似度算法，黄康等提出的基于带权概念网络进行分层的语义相似度技术[3]，文献[4]从汉语自然语言理解的语义分析角度提出的一种基于概念图理论的模糊含权概念图法，以及文献[5]引入模糊理论中严格贴近度的概念来计算贴近程度得分等。
上述方法研究的重点主要集中在三方面：一是知识库的构建，如有限领域、概念图、概念网等；二是句子结构的处理，如动态规划法、分层语义相似度技术等；三是相似度算法，如带权匹配技术、模糊概念图法、基于模糊理论的严格贴近度法等。一般来说，研究重点的不同，带来的只是结果上的差异，而最有效的解决方案应该是针对待处理的问题构建最合适的知识库、选择最佳的句子结构处理办法、确定最有效的相似度算法。本文研究的对象是在线考试系统中简单问答题的自动评阅技术；主要思路是从简答题题型结构出发，基于试题答案知识点构建识库，重点分析研究知识库中概念节点的分布特点，最终采用由概念到句子的主观试题自动评阅处理流程。
2 知识表示
实现主观试题的自动评阅功能的一般方法是，通过访问领域知识库，使计算机获得特定领域内的专业知识，并在此基础上计算标准答案和学生答案之间的相似度，由此可见，领域知识库的创建对于自动评阅的实现是极其必要的，建立高效的领域知识库是计算机自动阅卷的基础。语义相似度的计算需要建立相应领域的知识库，实现起来不但工作量大、且需要耗大量的时间进行比较和匹配，这样对于在线考试系统的实时性来说不太现实。因此，对于特定领域问题的解决应该具体问题具体分析，采用的特定的、符合实际的解决方法。目前，受限于自然语言理解领域的研究水平，直接让计算机从自然文本中获得专业领域知识还比较困难，所以一般采用计算机辅助的人工录入方式来建立领域知识库。
本文以计算机基础课程为例，分析了大量的试题的结构和特点，从试题答案组织结构关系出发，对知识库的构建提出了以下原则。
⑴ 借鉴“知网”、“概念图”等概念词典，仅采用简单的“包含”、“从属”、“类同”等结构来表示概念之间的关系。
⑵ 对于概念的描述尽可能详细，且必须以试题答案所涉及到的知识点为基础，进行全面的扩展，必要时包含同义词描述等，以保证知识库能涵盖所有可能的概念组合，并能根据考生答案实际进行扩充。
⑶ 知识库从上到下，概念表示应该由抽象到具体，由简单到详细，以保证最底层的概念尽量达到“义元”级别，即概念的最小意义单位。
如图1所示为本文基于以上原则建立的计算机基础知识库树状结构局部图。
图1 知识库树状结构局部图
3 概念相似度计算
与概念相似度密切相关的一个概念是语义距离(semantic distance)，通常认为它们是概念关系特征的不同表现形式。可以建立一种简单概念词相似度用来描述概念树中两个节点之间的语义接近程度，对此，一般最常用的是刘群提出的以《知网》为基础的相似度计算方法[6]：
⑴
式⑴中p1和p2表示两个概念节点，是树状结构中两节点间的最短距离，α是一个调节参数，表示相似度为0.5时的路径长度，一般取1。
Agirre和Rigau在利用WordNet计算英文词汇相似度时，同时引入了层次树深度和密度的因素[7]。他们认为，在词语层次树中，路径长度相同的两对节点，深度越大(远离树根)的节点对，语义距离越小。因为深度越大，语义网中的概念分类由小到大，由抽象逐渐到具体，也意味着分类越详细。例如，对于路径长度相同的2对节点来说，由于他们所处区域的节点密度较高，所以语义距离相对较小。因为概念密度越大，表明对概念的描述越详细。如图1中，同层节点“处理器”、“总线”、“系统软件”和“应用软件”路径距离相同，但“处理器”、“总线”所处的区域节点密度较高，从一般常识来看，“处理器”、“总线”之间的语义相似度要高于“系统软件”和“应用软件”。因此，计算概念相似度，只考虑节点之间的路径长度这个单一因素显然不够合理，应同时考虑概念网中概念节点之间的纵向和横向因素，以及他们之间的相互制约量，综合考虑，才能取长补短，消除概念之间的相似度计算结果的影响因素。
本文采用文献[8]提出的一种改进的多因素语义相似度计算方法：
⑵
式中，调节参数，l(p1，p2)为分别遍历概念网中节点p1，p2到达其最小公共父结点所历经的父结点（包括最小公共父结点）数的最大值。w(p1，p2)为p1，p2所在层概念数的最大值。在该调节参数的作用下，当w(p1，p2)增大时，密度因素对相似度的贡献值大；而当p1，p2离最小公共父结点较远，深度因素对相似度的贡献值较大。同时式中约定当p1，p2的父结点和最小公共父结点相同，且同层只有p1，p2两个节点时，调节参数为0.5。
4 句子相似度的处理
一般认为句子相似度计算包括两个步骤[9，10]：首先，经过词的结构相似度计算，得到句子的结构相似度，然后，在句子结构相似的基础上，再进行句子语义相似度的计算。
设学生答案和标准答案分别表示为P和Q，P经自动分词处理后可表示为概念向量组P=(P1，P2，…，Pm)，Q包含的概念向量为Q=(Q1，Q2，…，Qm)。
则句子相似度的处理过程具体可分为以下两个步骤：
⑴设MPQ为句子P，Q的相似度特征矩阵，则有：
⑶
式中，元素Sim(pi，qj)表示词语pi和词语qj间的语义相似度，通过前文讲述的概念相似度公式计算获得。矩阵中的每一行表示句子P中的某个词语与句子Q中所有词语的语义相似度。
⑵对矩阵中的每一行取最大值max(S(pi，qj))，即求句子P中的某个词语和句子Q中的所有词语的语义相似度的最大值，得到词语最大组合序列，则句子P中所有词语与Q句子之间的语义相似度可以表示为：
⑷
5 自动评阅模型的实现
前面我们分析了主观试题的自动评阅问题的基本思路，按照一般教师的试卷评阅过程，把该过程分解为概念语义相似度的处理和句子语义相似度的处理两个流程，对每一个流程给出了解决方案。下面将在上述基础上给出主观试题计算机自动评阅模型的流程。
Step1：初始条件
已知标准答案A，将其表示为关键词序列：A=(a1，a2，…，an)；考生答案B，表示为关键词序列：B=(b1，b2，…，bn)；标准分值S0。
除了上述的条件，模型还需要如下中间条件：
⑴ 考生答案中包含多少个符合条件的知识点；
⑵ 考生答案知识点与标准答案之间的相似度。
Step2：算法
⑴ 查找匹配符合条件的知识点
提取考生答案中每一个关键词，对照先前创建好的知识库，从底层开始遍历搜索，当找到对应的概念节点时，提取该节点的高度、密度等属性信息，并保存起来，搜索完成后即可进行相似度的计算。
⑵ 求解概念相似度
概念相似度的计算采用语义相似度技术。设标准答案A可以表示为知识点的一个向量组A=(a1，a2，…，an)，则通过概念语义相似度算法可得到任意两概念之间的相似度Sin(ai，bj)，其中i=1，2，…，m，j=1，2，…，n。
⑶ 求解语句相似度
把标准答案A与考生答案B之间的相似度表示为概念相似度矩阵，并把该矩阵处理为[0,1]区间上的一个归一化相似度量。
Step3：确定最后评分结果
为了考虑不同知识点对得分的贡献值，本文把不同知识点对得分的贡献值以权值λj的形式分配到模型中。λj由出题老师在出题的时候根据不同重点的知识点直接给定，其中j=1,2，…，n。通过加入权值因素，本文最终确定的主观试题自动评分结果如下：
⑸
式中。
图2 主观题自动评阅模型流程图
按照上述思路，本文确定的主观试题自动评阅模型流程如图2所示。
6 实例分析
下面我们以一个实例来介绍试题的评阅过程。设试题题干为：“计算机硬件由什么组成？”。
考生甲的答案是：“计算机硬件包括处理器、总线、存储器、输入输出设备”。
考生乙的答案是：“计算机硬件包括CPU、总线、内存、硬盘、键盘、显示器”。
考生丙的答案是：“计算机硬件包括中文分词技术和语义相似度技术”。
标准答案是：“计算机硬件包括处理器、总线、存储器、输入输出设备”。标准答案关键词序列为：“计算机；硬件；处理器；总线；存储器；输入输出设备”。
考生甲的答案可表示为关键词序列：“计算机；硬件；处理器；总线；存储器；输入输出设备”。
考生乙的答案可表示为关键词序列：“计算机；硬件；CPU；总线；内存；硬盘；键盘；显示器”。
考生丙的答案可表示为关键词序列：“计算机；硬件；中文；分词；技术；语义；相似度”。
设该题总分为10，对应关键词权值序列为：“0.3；0.3；0.2；0.2”。本文把考题中出现的关键词如“计算机；硬件”按权值为0对待。最终计算结果如下：
考生甲=10*（1*0.3+1*0.3+1*0.2+1*0.2）=10。
考生乙=10*（0.919*0.3+1*0.3+0.524*0.2+ 0.512*0.2）=7.1729=7。
考生丙=10*（0.01*0.3+0.01*0.3+0.01*0.2 +0.01*0.2）=0.01=0。
从计算结果可以看出，考生甲得满分，符合判断结果；考生乙的答案与标准答案只有一个关键词是相同的，而其他答案只能算是与标准答案相近或者相似，最终模型给出7分，其结果基本与人工评阅结果相近；至于考生丙的答案完全与标准答案无关，但模型给出了一个很小的分值，这是因为，对于完全不相关的概念，本文认为它们之间的语义距离为无穷大，直接按照相似度为0.01处理。
为了进一步验证模型实际应用效果，本文随机抽取100道简答题进行在线测试，并与的人工阅卷结果作了对比。统计结果表明，其中完全符合的8例，不完全符合但准确率90%以上的40例，准确率在80%-90%之间的18例，完全不相关的8例，剩余26例。如果认为准确率在80%内都算合格，则有66例符合评阅要求，占总数66%，不符合要求的34例，占总数34%。其中
相对误差=[2]。
实际上对于与标准答案完全不相关的答案来说，经过分词处理后并没有在知识树网络结构中找到对应的节点。本文把这些词按照未登录词进行处理，同时把这些词录入到未登录词数据表中，在后续的试题管理中，由老师根据知识树网络结构需求进行处理，对于符合要求的添加到知识库中，不合要求的则抛弃，这样当下次考生给出相似答案的时候，系统会相应给出更为准确的计算结果。本文处理后剩余4道试题的评阅结果在相对误差范围内，这样符合要求评阅结果的比例上升为70%。
7 结束语
本文分析了目前在线考试系统自动评阅技术的现状，从知识库的构建、概念相似度的处理、语句相似度三个方面给出了主观试题自动评阅问题的详细解决方案，并详细介绍了计算机自动评阅模型的流程。在模型的设计和实现过程中以计算机基础课程为研究对象，基于试题答案的组织结构构建了专业领域知识库，并采用一种改进的多因素语义相似度算法来解决概念级相似度求解问题。实例运算结果表明，模型基本实现了主观试题的自动评阅功能。
参考文献：
[1] 李辉阳,韩忠愿.有限领域简述文字的自动判读及其在CAI中的应用[J].
计算机工程与应用,2002.
[2] 高思丹,袁春风.语句相似度计算在主观题自动批改技术中的初步应
用[J].计算机工程与应用,2004,14:132~135
[3] 黄康,袁春风.基于领域概念网络的自动批改技术[J].计算机应用研
究,2004.11:260~262
[4] 刘佩琦,李增智.基于模糊含权概念图的主观题自动方法研究[J].计
算机应用研究,2009.26(12):4565~4567
[5] 李晓捷.基于Web的在线考试管理系统的设计与实现[D].(天津)天津
工业大学,硕士学位论文,2005.12.
[6] 刘群,李素建.基于"知网"的词汇语义相似度计算[C].第三届汉语词汇
语义学研讨会论文集,2002:59~76
[7] AGIRREE, RIGAU G. A Proposal for Word Sense Disambiguation
Using Conceptual Distance[EB/OL].1995.12.11
[8] 蒋溢,丁优,熊安萍等.一种基于知网的词汇语义相似度改进计算方
法[J].重庆邮电大学(自然科学版),2009.21(4):533~537
[9] 党丽琼,刘文辉.一种改进的多因素语义相似度计算方法[J].计算机
现代化,2011.10:24~26
[10] 穗志方.语句相似度研究中的骨架依存分析法及应用[D].博士学位
论文,北京大学,1998.5.
个案研究法概念范文5
[关键词]CTCL；高中；信息技术；学习之前的认知；汉字的处理；计算机病毒
[中图分类号]G420 [文献标识码]A [文章编号]1672-0008（2012）05-0056-07
一、引言
当前，在教育技术学研究领域中，利用技术改善学科学习的研究不断涌现，然而如何改善，依据什么改善，仍然在不断探索中。东北师范大学信息技术教育研究所董玉琦等人提出了在文化（Cuhure，C）视野下，将技术（Technology，T）、学习内容（content，c）、学习者（Learner，L）相统合的教育技术学研究新范式：CTCL。基于该范式，信息技术学科学习心理研究尝试将学科内容、学习者心理、智化技术等要素综合考虑，依据学习者自身的心理对其学习进行改善。
同时，在各国科学教育的发展过程中。人们逐渐意识到，在学习科学课程之前。学生对于即将学习的内容。并不是完全没有认知的。在科学学习过程中，学生也并不是被动地、毫无选择性地接受外部呈献给他们的任何事物，而是在原有的、相关的认知基础上，对新的内容进行解读，这就会产生大量的不科学的认知。这一现象引发了20世纪70年代的概念转变研究。概念转变研究发展至今。虽然时间不长。尚属于年轻的研究领域，但是研究成果辈出。而以往的概念转变研究大多是基于传统的分科形态或综合形态的科学课程，对于信息技术及其相关学科的概念转变的研究极为罕见。
本研究即是基于CTCL研究范式，从概念转变及认知发展的视角对信息技术学科学习心理的探索，研究者选取高中信息技术中“汉字的处理”及“计算机病毒”两个学习单元作为学习内容，以“学习之前的认知状况”这一认知心理视角作为对学习者进行深层次关注的切入点，对高中信息技术学习之前的认知状况行调查，总结出高中信息技术学习之前的认知类型。最后提出基于学生认知的教学设计建议。
二、理论基础：由概念转变到认知发展
在20世纪70年代，越来越多的研究者开始关注学生对于物理现象的观点和解释，研究者逐渐意识到。学生持有大量迷思概念fmisconceptionl。1983年。在美国康奈尔大学举办的第一届国际迷思概念研讨会，使迷思概念在科学教育研究领域中的地位更加确定。对于“迷思概念”这一称呼，不同研究者分别结合自己的研究使用了不同的术语，如，前概念（pre-conception）、另有信念（alternative belief）等，这些词汇反映出了研究内容的不同层面及研究者对于这一现象的不同认识。但它们基本包含了一些共同的含义。
例如，伊顿（Eaton J.F.）等对迷思概念作了如下界定：“学生走出生便会观察各种自然现象，他们运用自己的语言来描述他们所看见的现象，然而，儿童对于自然现象的解释常与科学家有所不同，如果这种解释无法被科学家认同，则称此为迷思概念。”日本学者细谷纯认为：“学生可以将之前获得的知识经验内化为‘规则体系’。并主动地运用它们解释各种问题。然而。事实上。多数时候这些规则体系并不能很好地去解决学生所面对的问题，而这种内化的‘规则体系’相对于能够正确解决问题的‘规则体系’而言，被称为‘素朴概念一。”
研究者通常将人们对已有知识的重构过程称为概念转变。概念转变的理论经历了由单一视角到多元视角的发展，波斯纳（Posner G.J.）等人基于认识论的概念转变模型，齐（chi，M.T.H.）、赛加德（Thagard P.）等人基于本体论的本体论述，沃斯尼阿多（vosniadou s.）基于儿童朴素理论的理论结构等等，都可以说是单一视角概念转变理论的典型代表。平特里克（Pintrich P.R.）等人对前人种种理性的、只考虑到认知因素的“冷”概念转变的反思。为概念转变的理论由单一视角到多元视角提供了很好的过渡基础。而泰森（Tyson L.M.）等人哆维课堂概念转变框架的提出，则正式揭开了概念转变的理论视角整合与多元的一页。
本研究在对以往文献不断深入研读的过程中，逐渐产生了对于概念转变的理论的几点疑问：
第一，迷思概念的源头究竟在哪里？儿童朴素理论认为，儿童在早期的时候，就会对某一领域的理解发生一致的变化。而且对于不同的领域。儿童有着不同的理解和解释机制。这些早期获得的对自己和周围环境的非正式的、非科学的“朴素理论”（naive theory），是儿童用以解释周围环境的知识框架和基础结构。沃斯尼阿多（vosniadou s.）从儿童朴素理论出发去解释概念转变。如此说来，迷思概念在很早的时期就产生了。那么这种“早期”究竟有多早？它源于遗传还是源于人的少年甚至是婴儿时期？研究发现。学生的迷思概念具有反复性、顽固性，这是否和其最初的形成期有关？
第二。课堂教学究竟在概念转变中起到什么样的作用？在前述第一个问题的基础上，如果说迷思概念源于遗传或者人的早期，根据沃斯尼阿多（vosniadou s.）的研究。朴素框架理论对具体理论有制约作用。那么作为人在成长到一定阶段才接受的课堂教学，究竟在概念转变中，起到什么样的作用？斯特莱克（Strike K A.）和波斯纳（Posner GJ.）指出，迷思概念不一定是先前存在的，有可能是在教学过程中产生的，也就是说，迷思概念不一定是以现成的形式存在于学生头脑中的。而是在教学过程中逐渐形成的。那么教学过程中的什么因素导致学生原来并不完整、并非现成的概念变得清晰了？
第三，学生的概念究竟是结构化的还是支离破碎的？与齐（chi M.T.H.）和赛加德（Thagard P.）的观点不同，狄塞萨（DiSessa A.）认为，儿童的思维并不像齐等人所说的那样如此成体系，而是由零散的碎片组成的，这似乎能够解释学生有时候纠正了一个迷思概念。却不能同时纠正同类型的迷思概念。如果这一结论成立的话。那么科学家的概念结构化是如何形成的？什么时期、什么因素导致了零星的碎片开始结构化并科学化？
可以看出，以上三点实际上贯穿了一个人在成长过程中，体现了其对事物认识的漫长发展过程。第一点涉及了这个过程的前端——迷思概念的起源阶段：第二点涉及了这个过程的中间——课堂教学的作用：第三点涉及了这个过程的相对成熟阶段——认识如何变得相对稳定、成形且科学。
由此，对于概念转变的研究，能否从认知发展的角度去看待？当研究者对概念转变的研究视野扩大到认知发展的时候，能否解决上述问题？换句话说，概念转变研究从20世纪70年代至今，尚未解决上述三个困惑，是否由于其视野的相对狭隘性？概念转变研究是否走到了一个应该扩大视野的阶段？
由此，本研究尝试采用一个新的视角—认知发展，来取代原有的概念转变视角，对本领域问题进行研究。值得一提的是，“高中信息技术学习之前的认知状况调查”只是这个大的研究课题下的一项子研究。同所有的科学研究一样。并不一定能解决上述所有问题，而是对概念转变研究领域的一个探索性前进。
三、研究问题
研究者通过对信息技术学习之前认知状况的调查，试图解决四个问题：第一，学生在正式学习之前，对于高中信息技术“汉字的处理”及“计算机病毒”，有哪些认知？第二，学生在正式学习之前，对于高中信息技术有哪些认知类型？第三，学生在正式学习之前。对于诸如“汉字的处理”这种他们在日常生活中不太熟悉的学习内容，倾向于哪些认知类型？对于诸如“计算机病毒”这种他们在日常生活中较为熟悉的学习内容，倾向于哪些认知类型？第四，针对上述高中信息技术学习之前认知类型，在进行基于学生认知的教学设计时，应注意哪些问题？
四、研究设计
（一）对学习内容本体的解读
1.学习内容选取的三个依据
（1）制度层面：普通高中技术课程标准。《普通高中技术课程标准（实验）》规定了高中信息技术必修课程部分“信息技术基础”由四个主题组成：信息获取、信息加工与表达、信息资源管理、信息技术与社会。在信息加工与表达主题中，内容标准第3条提到：“初步掌握计算机进行信息处理的几种基本方法。认识其工作过程与基本特征”：在信息技术与社会主题中，内容标准第5条提到：“树立信息安全意识，学会病毒防范、信息保护的基本方法”。这两条规定确立了计算机病毒及汉字的处理在高中信息技术课程中的地位。
（2）研究的意义层面：学习内容的价值。信息技术的飞速发展带来信息技术学习内容的日新月异，在这些不断更新的技术背后，总有一些下位的、基础的学习内容。对于这些内容的学习，能够为学生触类旁通，快速掌握信息技术新内容打下良好的基础。因此，研究者选取的学习内容，是比较下位的、基础的内容。
（3）研究的科学性层面：学习内容的代表性。信息技术是一门与学生的日常生活紧密相关的学科，在进行正式学习之前。对于一些学习内容。学生已经较为熟悉。但是仍有一些相对来说比较抽象的学习内容，是学生在正式学习之前不太熟悉的。对于这两种学习内容。学生在学习之前认知状况有可能不同，研究者在选择学习内容时，将此作为考虑的因素之
依据以上三点，研究者选取了“汉字的处理”及“计算机病毒”作为要考查的学习内容。
2.学习内容陈述表与结构图的形成
在选取了学习内容之后，研究者与6位一线高中信息技术教师合作，形成了汉字的处理、计算机病毒的学习内容陈述表与结构图。见表1、图1-2。
（二）开放式问卷的形成
在形成了学习内容陈述表与结构图之后，研究者以记述题的形式，针对“汉字的处理”与“计算机病毒”，编制了高中信息技术学习之前认知状况调查问卷，并形成了调查问卷题目与学习内容陈述一一对应双向细目表。在对调查问卷进行设计时，为了避免学生在作答时受到他们并未学过的术语的误导，研究者对于问卷的题目，均采用了学生所熟悉的、同时能够体现要考查的学习内容含义的表达方式。调查问卷题目与学习内容陈述一一对应双向细目表如表2。
（三）调查的实施
出于对研究的可行性的考虑，本研究采用非概率随意抽样的方法进行样本的选取。研究者在2011年5月末。选取了即将初中毕业的70名学生进行了问卷的调查。调查发放问卷70份，由于采用当场回收的办法，因此回收率为100%，问卷整体有效作答率为100%。在对每个题目进行分析时，研究者对题目的无效答案进行了剔除。
五、研究结果
（一）汉字的处理
1.输入码的类型
在调查的学生中，100%会用一种或几种输入法打字，输入法的类型是“输入码类型”这一抽象内容的具体化，因此。研究者并没有在题目中提及“输入码”的字眼，而是让学生对输入法进行分类，即：让学生在没有学过任何关于输入码的知识的情况下，对他们所熟悉的输入法进行分类。“输入码的类型”学习之前认知状况如图3。
通过对学生的答案进行分析，研究者将“输入码的类型”学习之前认知分为四种类型。
类型1：术语模糊替换。对于被调查的学生来说，尽管并未学过“输入码”这一术语，但有些学生借助于对输入法的理解，已经对输入码的类型有了感性认知，借助于这种懵懂的认知，学生将“音码”称为“拼音”，将“形码”称为“笔画”。在调查的学生中，37%的学生将输入法分作拼音、笔画两种类型，对于这类学生，接受“音码、形码、混合码”的输入码类型，会非常容易。
类型2：认知结构不当之分支位置错误。由上图可以看出，分别有7%和9%的学生，将本应处于上、下位层次的类型放到了同一个层次上。这类学生的答案反映出其头脑中对该内容有一个较为清晰，但是层次上、下位有误的认知结构。研究者将这类认知结构不当称为分支位置错误，分支位置错误除了层次有误外，还包括其他错误，本文将在后面提到。
类型3：认知零星分散。上述两种类型学生的答案，都是建立在音码、形码的基础之上的。此外，有24%的学生，采用了其他分类，如中文、英文，大写、小写等等，对于输入码的类型，这类学生有一些零散的、杂乱的、支离破碎的认知，但是却无法形成一个完整的结构。这类学生头脑中的认知内容，并不一定比前两种类型的学生少，但是这些内容却不成体系，因此，研究者称之为认知零星分散。
类型4：认知黑箱。有23%的学生给出了无效答案或者回答“不知道”，对于这类学生的内部认知机制，目前还处在探索之中。这类学生对于输入码的类型，可能是认知基本空白，也可能是不能够或者不愿意将这种认知表达出来，或者是没有意识到这种认知的存在。
2.汉字编码的缘由
对于汉字编码的缘由，研究者同样没有在题目中提及“汉字编码”这一术语，而是通过“汉字通过什么样的渠道转化成二进制”来设问，“汉字编码的缘由”学习之前认知状况如图4。
通过对学生的答案进行分析，研究者将“汉字编码的缘由”学习之前认知也分为四种类型。
类型1：术语模糊替换。在被调查的学生中，有10%虽然没有明确提出编码的字眼，却已明显透露了编码的思想。例如，编号为37的学生的回答：“几个数字代表一个汉字，假如01代表三，再加一个代表另一个字”。
类型2：认知结构不当之分支欠缺。有23%的学生（上图9%、7%、3%、4%之和）在汉字和二进制数字之间建立了联系，体现了编码的思想，但是这类学生建立的联系达不到汉字与二进制数字一一对应，如，通过汉字的拼音、笔画、结构等与数字建立联系。研究者将这类认知归为认知结构不当的类型。这类学生显然已经初步具备了编码的意识，但是在他们的认知中，忽视了汉字编码的“一一对应”这一属性，因此，研究者将这类认知结构不当称为分支欠缺。
类型3：认知零星分散。分别有19%和1%的学生填答了与编码无关。却也有其道理的答案。如，“通过电脑编程”，“通过芯片”等，这些零星的认知对于学生接受汉字编码这一内容，可能会有一些阻碍。
类型4：认知黑箱。接近一半的学生（47%）对该问题给出了无效答案或者回答“不知道”。同“输入码的类型”类似，研究者将这类学生的认知状态称为认知黑箱。
3.机内码的存储与汉字的处理过程
在被调查的70名学生中，对于机内码的存储、汉字的处理过程，无一例外地给出了无效答案、空白答案或者填写了“不知道”。即学生对于汉字所占的字节、字节与二进制位的关系的认知，属于待进一步研究的认知黑箱类型。
4.汉字编码的类型
研究者通过考查学生对汉字在输入时、输入后、输出时的变化的理解来探究学生对三种汉字编码的认知，“汉字编码的类型”学习之前认知状况如图5。
通过对学生的答案进行分析，研究者将“汉字编码的类型”学习之前认知分为三种类型。
类型1：认知结构不当之分支欠缺。有13%的学生（上图6%、6%、1%之和）回答了汉字从输入到输出的三个环节中的两个，其中7%的学生的答案中涉及了输入码环节和字型码环节，有6%的学生的答案中涉及了机内码的环节，这6%的学生可能是由于受到前面的题目的影响。但能够确定的是，学生的认知中并不具备完整的汉字处理环节，对于汉字编码的类型。他们的认知结构是欠缺分支的。
类型2：认知零星分散。分别有4%与有1%的学生填写了与汉字编码并无直接联系的答案。另外，有31%的学生认为汉字没有发生变化，他们的认知似乎只停留在汉字的外貌。总体而言，这两种学生的认知没有一个完整的构架，属于零星的见解。
类型3：认知黑箱。有51%的学生对该问题给出了无效答案或者回答“不知道”。由此可见。尽管研究者采用了贴近学生生活经验的题目形式对汉字编码的类型设问，还是有超过一半的学生对此没有给出明确的回答。
（二）计算机病毒
1.计算机病毒的概念
相对于“汉字的处理”而言，计算机病毒是较为贴近学生生活的一个内容，学生在问卷中填写了自己对计算机病毒概念的理解，“计算机病毒的概念”学习之前认知状况如图6。
从图中可以看出，学生对计算机病毒的理解各异，通过对学生的答案进行分析。研究者将“计算机病毒的概念”学习之前认知分为两种类型。
类型1：认知结构不当。分别有16%、14%、26%的学生给出的答案命中了一个或两个计算机病毒概念的核心要素，如“程序”、“破坏计算机”等等，但并不全面。这些学生的认知类型属于认知结构不当中的分支欠缺。
除了分支欠缺外，还有一部分学生属于分支位置错误。这又包括两种情况：第一种是前文已提到的层次有误。有3%的学生认为计算机病毒是破坏文件的东西，有3%的学生认为计算机病毒是程序错误，还有3%的学生列出了操作错误导致的各种后果，以此作为对计算机病毒的描述。与此类似，有11%的学生列举了诸如“熊猫烧香”等他们较为熟悉的计算机病毒事件。在上述这些学生的认知结构中，将本应处于较下位的分支（如计算机病毒的例子）放在了较上位的位置（如计算机病毒的概念、属性），产生分支位置错误：第二种是借鉴有误。有11%的学生认为计算机病毒是“病菌、毒素或污染”，这是受到了医学领域中“病毒”的影响而给出的答案。在这些学生的认知结构中，将本应处于其他领域的分支放在了计算机病毒领域的内容结构中，产生分支位置错误。
类型2：认知黑箱。有13%的学生给出了无效答案或者回答“不知道”。对于计算机病毒这一相对“汉字的处理”来说更贴近学生日常生活的学习内容，学生认知空白的可能性不大。所以这一类认知黑箱。有可能是学生无法或不愿将这种认知表达出来。或者是学生没有意识到这种原有认知的存在。
2.计算机病毒的传播途径
对于计算机病毒的传播途径，研究者让每位学生尽可能多的填写自己知道的途径，因此，每位学生给出的答案基本都超过一种，研究者用条形图来统计此题，“计算机病毒的传播途径”学习之前认知状况如图7。
从图7可以看出，学生认为上网、娱乐、下载是传播计算机病毒的主要途径。相对来说，较少的学生意识到传输文件、使用软件、电子邮件也能够传播计算机病毒，而意识到移动存储设备能够传播计算机病毒的，只有5位学生。
从认知类型上来看。研究者将16位（占23%）给出了无效答案或者回答“不知道”的学生归到了认知黑箱的状态，而其余（占77%）的学生则属于认知结构不当的类型，这种认知结构不当包括两种情况：第一种是有2位学生给出了“网线传播计算机病毒”的答案，研究者将这种认知结构不当称为分支多余；第二种是分支欠缺，学生由于生活经验的影响，对于计算机病毒的传播途径已经有所了解，但是这种认知是不全面的。尤其是对于移动存储设备传播计算机病毒的事实。很多学生并没有意识到。
3.计算机病毒的防范措施
对于计算机病毒的防范措施。研究者同样让每位学生尽可能多的填写自己知道的措施，并用条形图来统计此题，“计算机病毒的防范措施”学习之前认知状况如图8。
对于计算机病毒的防范措施，安装杀毒软件成为绝大多数学生的首选，另有2位学生提到了防火墙，有4位学生给出的答案是诸如“对陌生QQ号不打开”等消极预防措施，此外，有1位学生填写了“不上网的时候拔掉网线”。
从认知类型上来看，和“计算机病毒的传播途径”学习之前认知状况相似，研究者将9位（占13%）给出了无效答案或者回答“不知道”的学生归到了认知黑箱的状态，而其余（占87%）的学生则属于认知结构不当的类型，这种认知不当包括三种情况：第一种是分支欠缺，如上述给出安装杀毒软件或防火墙的答案的学生。他们了解一种或几种防范计算机病毒的措施。但是并不全面：第二种是分支多余，如上所述，有些学生采用消极预防及拔掉网线的措施，这些并不是有效预防计算机病毒的措施：第三种是分支位置错误，有些学生将本应处于其他领域的分支“消毒”放在了计算机病毒防范领域的内容结构中，产生了“借鉴有误”的分支位置错误。
六、研究结论
综上所述，本研究在CTCL的视野下，从认知发展的视角出发，以“汉字的处理”这样一个学生在日常生活中不太熟悉的学习内容及“计算机病毒”这样一个学生在日常生活中较为熟悉的学习内容为例，对高中信息技术学习之前认知状况进行了调查，解答了研究问题1（学生在正式学习之前，对于高中信息技术“汉字的处理”及“计算机病毒”，有哪些认知）。
通过对调查结果进行分析，研究者将高中信息技术学习之前认知分为四种类型，解答了研究问题2（学生在正式学习之前，对于高中信息技术有哪些认知类型）。四种类型的名称、行为表现、可能的内部机制如表3。
研究者进一步将“汉字的处理”与“计算机病毒”学习之前认知类型分布进行了总结，解答了研究问题3（学生在正式学习之前，对于诸如“汉字的处理”这种他们在日常生活中不太熟悉的学习内容。倾向于哪些认知类型：对于诸如“计算机病毒”这种他们在日常生活中较为熟悉的学习内容。倾向于哪些认知类型）。两类学习内容对应的学习之前认知类型分布如图9。
从图9可以看出，对于“汉字的处理”这种学生在日常生活中不太熟悉的学习内容，总体来说，学习之前认知类型以认知结构不当、认知零星分散及认知黑箱居多，其中认识黑箱占绝对优势，认知零星分散总体多于认知结构不当。
而对于“计算机病毒”这种学生在日常生活中较为熟悉的学习内容，总体来说，学习之前认知类型集中在认知结构不当及认知黑箱两种类型中，且认知结构不当占绝对优势。
在以上分析的基础上。研究者尝试对基于学生认知的教学设计提出以下两点建议，从而解答研究问题4（针对上述高中信息技术学习之前认知类型，在进行基于学生认知的教学设计时，应注意哪些问题）。
个案研究法概念范文6
[关键词] 公共管理; 案例研究; 主体框架; 基本要点。
一、概念、优点与可能的缺点。
案例研究的要义 ( 1) 案例研究是一种实证研究,它可以使研究者原汁原味地保留个案现实情况有意义的特征; ( 2) 尽管个案研究的重心在于对个案的分析和探讨,但个案研究必须服务于对母体研究对象的理解,个案可以是母体的典型实例,也可以是母体的非典型实例; ( 3) 个案研究不能停留在实例材料的详尽描述,必须要能提出有价值的问题,并从一定的视角出发,建构个案分析框架; ( 4)作为研究,在个案分析过程中,应当与其他同类现象、相关的理论对话,不能自说自话、把个案研究变成孤岛式研究;( 5) 个案研究并不排斥其他的研究方法,相反,它往往需要借助其他研究方法获取和分析案情资料; ( 6) 案例研究中的“个案”是关于包含有问题或疑难的真实典型事件的实际情境,可以是时间性的( 某一具体时段) 、空间性的( 社区、地区、国家) 、行动者类的( 个人、群体、组织) 、行为类的( 互动、决策、事件) ,或是综合性的。案例研究中可以只有单个案例,也可以包括一个以上甚至一组案例。
个案研究方法因以下优点而受人青睐: ( 1) 使研究对象或方向更为明确具体; ( 2) 丰富和深化作者和读者对问题的了解; ( 3) 资料获取范围相对具体,较之面上的归纳式研究和统计分析,其广度和成本比较小; ( 4) 兼具实证分析和理论演绎的双重优点,有利于研究者将实证研究与理论分析有机地结合起来。
案例研究出现以来,就伴随着各种各样的质疑和批评。批评最多的是案例研究的外在效度问题,也即是否可以归纳成为理论,并推广到其他案例研究中。批评者常常称,单案例研究论据不充分、不足以进行科学的归纳。对于这种批评,罗伯特·殷辩解道: “这些批评者实际上是在以统计调查的标准看待案例研究……统计调查依据的是‘统计性归纳’,而案例研究( 以及实验) 依据的是‘分析性归纳’。在分析性归纳中,研究者也会尽力从一系列研究结果中总结出更抽象、更具概括性的理论。”[1]不过,话说回来,有些案例研究确实存在这一问题,主要是由于无视个案的代表性程度及其方向,将个案研究的结论强行拉升成普适性的观点。其次,由于一些案例研究不注重资料获取和分析方法的科学性和规范性,使用模棱两可的论据或带着偏见进行研究,案例研究的信度常常受到质疑。对案例研究的第三种批评是,它可能会造成过于冗长的分析报告。案例研究确实需要对案例相关情况的深入探究,如果研究者只是为了案例而案例,既提不出有价值的问题又缺乏研究意识,既缺乏分析框架又不比较分析相关案例或不与相关理论对话,则难免落下材料堆砌的口实。事实上,案例研究的上述批评和不足的只是一种可能性的存在,“问题不是出在案例研究方法这一方法本身,而是有些很好的原则、技巧、步骤并没有在实际案例研究实践中得到很好的贯彻和执行。”[2]。
二、选题、立意与研究价值。
根据研究动机,案例研究的目的大致可以分为: 问题驱动式的、理论驱动式的以及混合式的。问题驱动式的案例研究旨在描述个案实际情况、分析其存在的问题及其成因,并探究问题解决方案。这类研究多以调查问题、探求对策作为研究目的,基本上属于应用性的研究。此类案例研究的实质性价值在于它所提出并试图解决的问题具有重要的现实意义,其提出的对策建议具有针对性、可行性和实用价值; 其方法论意义在于它能够而且必须满足规范化研究的四个标准: 测量工具效度、信度、内部有效性与外部有效性。测量工具效度是指针对所研究问题构造的测量工具的有效性; 信度是指其他研究者可以复制同样的研究,并预期得到同样的结果; 内部有效性是指研究证据能够支持研究结论中所阐述的现象或因果关系; 外部有效性是指研究结论具有相当高的普适性。[3]前三个标准是任何规范的社会科学研究都必须满足的。但对于第四点,笔者以为,就公共管理案例而言,由于任何个案都有其特殊性,而且有些案例并非类现象的典型案例而是特殊个案甚至反常案例,因此,不宜对外部有效性做硬性要求。是否应该符合外部有效性要求,取决于研究者的选题立意: 如果研究者立意通过对个案研究提出一般性的问题分析和对策探讨,那么,案例的选取、问题及其成因分析以及对策建议都必须具备代表性,也即外部有效性; 如果旨在展示个案的特殊性,则不必强求外部有效性,相反,应该突出个案情状、问题、成因与对策的个性。当然,大多数案例既具有类的一般特性,也具有其自身的特殊性。这类案例研究只需满足前三个标准,并兼具相应的外部有效性即可。
与典型的问题驱动式案例研究不同,理论驱动式个案研究的真正目的不在案例本身,而在于归纳出理论: 或是理论验证,或是理论批判,或是理论创新,抑或是兼具其中两者或全部。譬如,以美国奥斯特罗姆夫妇为代表的诸多研究者有关“公共池塘资源”治理的案例研究,都以完善、验证和支持“制度分析与发展”理论框架为目的,最终形成一个学派。以验证理论为目的的案例研究的价值在于二点: 一是为有待检验的理论提供了活生生具体的实例,此所谓材料创新。这一点要求运用具有较高效度的资料获取工具以及较高的研究信度。二是检验的理论具有前沿性和新颖性———如果案例研究用于验证的是一个已经得到公认和反复验证的理论,则没有多大意义了。
公共管理学的理论研究者更高的期望是通过个案研究对既有的理论进行批判,最好是能提出一些理论观点或新的理论框架。此类研究近似Barney Glaser 和AnselmStrauss 创造的扎根理论方法( grounded theory method) 。我们姑且称之为“扎根式案例研究”。它归纳出的理论得自研究者对观测资料所蕴含的主旨、特征和结构模型的分析。扎根式案例研究要求研究者不带预设地进入研究场景,因为担心知道其他人的结论之后可能会固化研究者的现象观察和研究思路甚至理论观点。该理论方法大致分为四个阶段: ( 1) “将适用的事件和每个范畴进行比较”———在某个个案中出现某( 些) 有意义的范畴或术语时,就开始在其他个案中搜寻相同的现象,并将其概念化;( 2) “合并分类及其特性”———在此,研究者开始注意概念之间的联系,研究该概念的关联现象或影响因素; ( 3) “划定理论的界限”———随着概念之间关系模式的清晰化,研究者可以忽视最初关注的但又和研究显然不相关的概念,便于减少范畴类型,并使理论本身变得简练; ( 4) “组织理论”———最后,研究者必须将他的发现变成文字,和他人分享。[4]事实上,许多新理论或观点的提出往往都是以对既有理论的批判为基础的; 不少公共管理方面的理论创新就是通过近似扎根式案例研究归纳出来的。譬如,GarrettHardin( 1968) 教授提出的公用地悲剧理论,以及三十年之后,Michael Heller( 1998) 教授提出的反公用地悲剧理论,都是基于大量实例的扎根式研究而提出来的,尽管二人发表在《科学》杂志的论文并非典型的案例研究。
与扎根理论方法不同,Michael Burawoy 及其同事提出了另一种旨在理论批判和创新的个案研究方法——— “拓展式个案方法”( extended case method) 。这种案例研究定位于发现现有理论的缺陷并修改现有理论。这种方法既不同于纯粹问题导向型个案研究———只寻求对个案本身的理解和问题的解决,无意于将个案研究中的发现上升到一般性的理论观点和分析框架; 也不同于扎根理论研究———要求研究者不带预设地进入研究场景。相反,Burawoy主张研究者在进入个案研究之前要事先熟悉相关的研究文献。拓展式个案方法的核心目的既不是要创造出什么新的理论框架,也不是证明或驳斥既有理论,而是要重建、发展理论。它旨在寻找和观察与既有理论相冲突的方式和他所谓的“理论缺口和缄默”。[5]以理论批判和创新为目的的个案研究的核心价值就在于,它能通过现实存在的个案证明既有理论解释的不足甚至错误之处,并重新提出分析视角、理论解释甚至新的理论框架。这一价值的确立,需要较为严格地满足规范化的研究的前述三个标准,第四个标准可以适当放宽为某特定类型问题上的外部有效性; 任何一个标准的缺失或不足,都会招致批判甚至否定。
研究实践中,还有一类特殊的问题驱动式案例研究———理论应用式问题驱动研究。此类研究旨在应用某一个或多个理论,描述和解释案例现象,甚至提出解决对策。譬如竺乾威教授的近作采用理查德·马特兰德的政策执行理论,尤其是模糊- 冲突模型中的政治性执行模式,对我国地方政府2011 年“拉闸限电”的行为逻辑进行了深度剖析。一般而言,此类案例研究的主要价值体现在,研究者首次选择了对个案问题具有针对性和充分解释力的,或者是与以往解释不同的理论基础和分析视角———此所谓理论视角的创新。如果已有研究者运用类似的理论对同类现象进行过分析,则此类研究将无甚新意。
除了上述三类案例研究动机以外,还有一类准理论驱动式的案例研究,姑且称之为理论对话式案例研究。这类案例研究的特点是: 它既不是问题驱动式的,也不是为了验证理论、应用理论或是创新理论,而仅仅是展示对特定个案现象各种理论之间的争议。研究者通过对个案现象多维度的展示,并搭建一个对话平台,把各种相关理论观点组织起来,形成争议焦点,以展现各种观点对同一个案现象的不同解释,或对同一问题的不同态度和观点。这类案例研究的价值在于,它展示了价值多元化社会中理论观念的多样化,以及由此引发的各种理论观点的非充分性及其与相关理论观点的分歧,帮助政策制定者和理论学习者了解问题的多面性和理论的多样性。譬如,《美国政治中的道德争论: 社会调节政策八个侧面》一书的撰稿者们通过对堕胎、扶持措施( affirmativeact) 、死刑、同性恋者的权利、枪械管制等个案问题的讨论,展示了美国社会调节政策中的道德冲突; 《行政伦理两难深度案例分析》一书则通过12 个案例研究展示了中国社会对一些公共管理问题的理论对话。
